唐山礦西翼自動調壓裝置的研制與應用
［摘要］唐山礦為高瓦斯礦井，通風系統復雜，局部生產區域風量小、通風壓力低，系統相對抗災能力較弱，特別是西翼采空區為礦井通風系統的“神經末梢”，采空區瓦斯涌出受大氣壓力影響的問題相當突出。借鑒已有的西翼人工調壓治理瓦斯的成功經驗，結合西翼現場具體條件，成功地研制自動調壓裝置，抑制瓦斯異常涌出，效果非常明顯。文章重點介紹自動調壓裝置的結構、工作原理以及應用后取得的效果。
［關鍵詞］西翼自動調壓裝置；研制；應用唐山礦井深巷遠，通風系統復雜，局部生產區域風量小、通風壓力低，系統相對抗災能力較弱，采空區瓦斯涌出受大氣壓力影響的問題相當突出。為了解決采空區瓦斯，公司在11水平西翼系統建立了調壓室，即西翼大巷六橫管以外設立3道永久調節風門和在西翼副巷設立2道永久調節風門，通過人工調節西翼11水平的通風壓力，克服大氣壓力對西翼采空區瓦斯影響，同時在西翼各密閉處實施瓦斯抽放，西翼通風系統示意圖見圖1。但人工調節存在滯后性，經常造成西翼副巷瓦斯濃度超限、1240總回瓦斯濃度超過0.75%，在安全管理上存在較大隱患。為此研制了自動調壓裝置，為礦井安全生產提供了安全保證。
圖1西翼通風系統示意圖
1 西翼自動調壓裝置的結構及工作原理
1.1結構 該裝置主要有兩部分組成：一是調壓機械傳動部分，二是監測系統傳感和控制部分，機械傳動部分示意圖見圖2。監測系統傳感和控制部分方框圖見圖3。
1.1.1機械傳動部分 機械傳動部分由可調窗口、扇葉、齒輪、減速器、電機組成。可調窗口是用1.5mm的鋼板做成1350mm×500mm×500mm的筒子形。扇葉安裝在可調窗口內部中間的旋轉軸上，由外部電機經過減速后通過齒輪咬合帶動扇葉旋轉。
1.1.2監測系統傳感和控制部分 該部分主要由地面計算機監測系統、瓦斯傳感器、風速傳感器、壓力傳感器、監控儀、傳輸線路組成。傳輸線路一端連接在電機上，另一端與地面監測系統相連。
1.2工作原理 西翼調壓裝置的活動扇葉調節面積為4檔控制，它改變過去人工調節，采取在地面利用監測系統控制命令，采用定時決定調壓裝置活動扇葉偏轉角度來決定風門調節口的調節面積大小，結合以前人工調節實測數據實現對自動調壓裝置進行控制，提高西翼系統的通風壓力，抑制大氣壓力連續降低造成瓦斯的異常涌出，提高礦井的安全可控程度。
2 安裝與調試
機械傳動部分固定在調節風窗上，監控儀用鉛絲固定在巷道碹幫上。瓦斯傳感器分別布置在14橫管以外、11橫管以外、6橫管以外3個測點；壓差傳感器布置在西翼6橫管以外3道風門處。 安裝完成后，對西翼系統進行了調試，調試結果見表1 表1
風窗調節面積與風壓變化對照表
調節控制檔次
1
2
3
4
風窗調節面積（m2）
0.20
0.35
0.50
0.65
風門壓力變化
50
80
100
130
圖2機械傳動部分示意圖
圖3監測系統傳感和控制部分方框圖
3 效果
西翼自動調壓裝置通過近幾個月的運行觀察,能夠正常工作,通過最近的調壓運行記錄來看,都是開啟兩檔就能夠將1240的瓦斯濃度由0.76%降低到0.54%,調壓效果非常明顯。同時從以前西翼自動調壓裝置安裝前人員組織到井下完成調壓需要5h縮短到只需要5min，縮短了調壓時間，及時消除了井下潛在瓦斯隱患。西翼調壓裝置實施調壓前后1240瓦斯和西翼均壓室大氣壓力變化曲線見圖4。
圖4西翼系統調壓前后1240瓦斯和西翼均壓室里大氣壓力變化曲線（圖中kPa為千帕）
4 結論 大氣壓力的變化是不以人的意志為轉移的，對采空區瓦斯涌出的影響也是不可避免的。由于大氣壓力對采空區瓦斯涌出的影響集中體現在礦井通風系統比較薄弱的地點，因此可以通過調節其系統的通風壓力、減少大氣壓力影響瓦斯涌出的程度、從而確保礦井的安全生產。
